TPS61170EVM - 316評(píng)估模塊：特性、操作與應(yīng)用詳解

一、引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。TPS61170EVM - 316評(píng)估模塊就是一款值得關(guān)注的產(chǎn)品。它旨在幫助工程師評(píng)估TPS61170電源解決方案，能將9 - 15V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為12V輸出。那么，它具體有哪些特性和優(yōu)勢(shì)呢？讓我們一起來(lái)深入了解。

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二、性能規(guī)格

2.1 輸入輸出電壓范圍

該評(píng)估模塊的輸入電壓范圍為9V至15V，在不同輸入電壓和輸出電流條件下，輸出電壓有相應(yīng)的規(guī)格。當(dāng)輸入電壓為9V且輸出電流小于325mA時(shí)，輸出電壓在11.7 - 12.5V之間；當(dāng)輸入電壓為15V且輸出電流小于420mA時(shí)，也有相應(yīng)的輸出電壓范圍。這些規(guī)格為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了明確的參考。

2.2 組件選擇與性能影響

為了展示TPS61170電源解決方案的小尺寸優(yōu)勢(shì)，評(píng)估模塊選用了小尺寸的電容和電感。這些組件經(jīng)過(guò)精心挑選，以在最小化整體解決方案尺寸的同時(shí)，最大化效率并最小化紋波。不過(guò)，需要注意的是，改變組件可能會(huì)對(duì)評(píng)估模塊的性能產(chǎn)生影響。例如，如果要改變輸入和輸出電壓范圍，可能需要更換肖特基二極管、輸入或輸出電容、電感、反饋電阻或誤差放大器補(bǔ)償組件等。

三、設(shè)置與測(cè)試結(jié)果

3.1 輸入輸出連接

評(píng)估模塊有多個(gè)連接點(diǎn)，每個(gè)連接點(diǎn)都有其特定的功能。

• J1 - VIN：是輸入電源的正連接點(diǎn)，連接時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線扭在一起并盡量縮短長(zhǎng)度。
• J2 - GND：是輸入電源的返回連接點(diǎn)。
• J3 - VOUT：是設(shè)備的正輸出點(diǎn)。
• J4 - GND：是負(fù)載的返回連接點(diǎn)。
• J5 - USB - TO - GPIO連接器：用于連接EVM和USB - TO - GPIO接口盒，僅在使用軟件進(jìn)行調(diào)光時(shí)使用。
• JP1 - ON/CTRL：安裝跳線可將CTRL引腳連接到VIN，從而開(kāi)啟設(shè)備；移除跳線則使內(nèi)部下拉電阻將CTRL拉至地，禁用設(shè)備。

3.2 硬件要求

該評(píng)估模塊需要一個(gè)能夠提供9V至15V、1.5A的外部電源。如果要改變默認(rèn)的反饋（FB）值以動(dòng)態(tài)改變調(diào)節(jié)后的輸出電壓，可以通過(guò)向CTRL引腳施加脈沖寬度調(diào)制（PWM）或數(shù)字控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用PWM控制FB電壓時(shí)，需要一個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)CTRL引腳、幅度為1.2 - 15V、頻率為5kHz - 100kHz的PWM信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器。此外，評(píng)估模塊套件還包括個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）軟件光盤和USB - TO - GPIO接口盒，通過(guò)它們可以在PC上通過(guò)GUI界面與EVM進(jìn)行通信。PC的最低要求包括Windows 2000或Windows XP操作系統(tǒng)、USB端口、至少30MB的可用硬盤空間（建議100MB）和至少256MB的RAM。

3.3 硬件設(shè)置

連接電源（J1和J2之間）、開(kāi)啟電源并安裝JP1后，EVM將根據(jù)性能規(guī)格表調(diào)節(jié)輸出電壓。在負(fù)載瞬態(tài)事件期間，可能需要額外的輸入電容來(lái)減輕電感電壓降。如果要通過(guò)PWM信號(hào)改變輸出電壓，需要移除JP1上的跳線和J5上的10針帶狀電纜（如果已安裝），然后按任意順序執(zhí)行以下步驟：連接電源、將配置好的函數(shù)發(fā)生器連接到JP1的CTRL側(cè)，并調(diào)整函數(shù)發(fā)生器的5kHz - 100kHz PWM信號(hào)的占空比以產(chǎn)生所需的反饋電壓。如果要通過(guò)運(yùn)行TPS6116x控制器軟件的PC和USB - TO - GPIO接口盒發(fā)送數(shù)字控制信號(hào)來(lái)改變輸出電壓，需要移除JP1上的跳線或函數(shù)發(fā)生器，然后按任意順序執(zhí)行以下步驟：將USB - TO - GPIO盒的一端通過(guò)USB電纜連接到PC，另一端通過(guò)10針帶狀電纜連接到TPS61161EVM的J5；連接電源并開(kāi)啟電源；運(yùn)行軟件。

3.4 軟件安裝與操作

軟件可以從CD安裝，也可以從TI網(wǎng)站下載安裝。安裝過(guò)程中，軟件會(huì)嘗試安裝Microsoft Dot Net Framework 2.0（如果尚未安裝），因?yàn)樵摽蚣苁擒浖\(yùn)行所必需的。安裝完成后，軟件會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。運(yùn)行軟件時(shí)，它會(huì)首先檢查USB - TO - GPIO適配器盒的固件版本，如果版本不正確，會(huì)自動(dòng)在互聯(lián)網(wǎng)上搜索更新。TPS61170 IC有一個(gè)5位寄存器，用于存儲(chǔ)誤差放大器調(diào)節(jié)FB引腳的反饋電壓。通過(guò)EasyScale協(xié)議，用戶可以對(duì)一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字IC進(jìn)行編程，以生成信號(hào)將該寄存器更改為32個(gè)離散設(shè)置之一，從而改變FB電壓和后續(xù)的調(diào)節(jié)輸出電壓。軟件提供了一個(gè)GUI界面，允許用戶直接或通過(guò)下拉框更改位，更改后需要按下“Write”按鈕。要退出EasyScale模式，需要將CTRL引腳拉低2.5ms并重新啟動(dòng)IC。

3.5 測(cè)試結(jié)果

評(píng)估模塊的測(cè)試結(jié)果通過(guò)多個(gè)圖表展示，包括不同電感的效率、啟動(dòng)情況、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、環(huán)路增益和PWM操作等。這些測(cè)試結(jié)果為工程師提供了評(píng)估模塊性能的直觀數(shù)據(jù)，有助于他們判斷該模塊是否滿足設(shè)計(jì)需求。

四、電路板布局

電路板布局對(duì)于開(kāi)關(guān)模式電源至關(guān)重要。TPS61170EVM的電路板布局將高頻噪聲的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)與對(duì)噪聲敏感的反饋電路隔離開(kāi)來(lái)，并仔細(xì)考慮了高頻電流環(huán)路的布線。具體的布局圖包括頂層組裝層、頂層和底層，這些布局圖為工程師在設(shè)計(jì)電路板時(shí)提供了參考。

五、物料清單和原理圖

5.1 物料清單

物料清單詳細(xì)列出了評(píng)估模塊所使用的各種組件，包括電容、二極管、電感、電阻、連接器等。每個(gè)組件都有其數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、零件編號(hào)和制造商等信息。這為工程師在采購(gòu)和替換組件時(shí)提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。

5.2 原理圖

原理圖展示了TPS61170EVM - 316的電路結(jié)構(gòu)，幫助工程師理解模塊的工作原理和信號(hào)流向。

六、重要注意事項(xiàng)

6.1 評(píng)估模塊用途

該評(píng)估模塊僅用于工程開(kāi)發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適用于一般消費(fèi)者使用的成品。處理該產(chǎn)品的人員需要具備電子培訓(xùn)并遵守良好的工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 合規(guī)性

評(píng)估模塊不符合歐盟關(guān)于電磁兼容性、限制物質(zhì)（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL的指令，因此可能不滿足這些指令或其他相關(guān)指令的技術(shù)要求。

6.3 操作范圍

操作該評(píng)估模塊時(shí)，應(yīng)確保輸入電壓在3V至18V之間，輸出電壓不超過(guò)39V。超出指定范圍可能導(dǎo)致意外操作和/或?qū)υu(píng)估模塊造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

6.4 溫度注意事項(xiàng)

在正常運(yùn)行期間，一些電路組件的外殼溫度可能會(huì)超過(guò)125°C。只要保持輸入和輸出范圍，評(píng)估模塊設(shè)計(jì)為在某些組件溫度高于85°C時(shí)仍能正常運(yùn)行。在操作過(guò)程中，靠近這些組件放置測(cè)量探頭時(shí)，要注意它們可能會(huì)很燙。

TPS61170EVM - 316評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)評(píng)估TPS61170電源解決方案的有效工具。通過(guò)了解其性能規(guī)格、設(shè)置和測(cè)試方法、電路板布局以及物料清單和原理圖等信息，工程師可以更好地利用該模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。你在使用類似評(píng)估模塊時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。